Устройство для консервации биологических объектов

ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО у,(46) 15.09.85. Бюл. В 34 (72) С.И.Ткаченко и В.Н.Тельнюк (71) Специальное конструкторско- технологическое бюро с опытным производством Института проблем криобиологии и криомедицины АН УССР (53) 615.012 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 722527, кл, А 01 Ю 1/02, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНСЕРВАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ, содержащее камеру консервации, соединенную трубопроводом с резервуаром для жидкого хладагента, включающим в себя нагреватель, датчик температуры биологического объекта, размещенный в камере консервации, электромагнитный клапан и блок управления, соединен ный с нагревателем, датчиком температуры и электромагнитным клапаном и включающий в себя задатчик программы консервации, соединенный с элементом сравнения, и генератор пилообразного напряжения, соединенный с широтноимпульсным модулятором, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения сохраняемости консервируемого биологического объекта при расширении диапазона низких температурконсервации, в нем блок управлениядополнительно содержит детектор,включенный между элементом сравненияи широтно-импульсным модулятором,последовательно соединенные компаратор, инвертор, первый и второй элементы совпадения, причем вторыевходы обоих элементов совпаденияСоединены параллельно с выходомширотно-импульсного модулятора,вход компаратора соединен с выходомэлемента сравнения, выход компаратора одновременно соединен с первымвходом второго элемента совпадения,выход которого соединен с нагревателем, а выход второго элемента совпадения соединен с электромагнитнымклапаном, размещенным в дополнительно установленный трубопровод, соединяющий камеру консервации с резервуаром для хладагента.Изобретение относится к биологи"ческой и медицинской технике и предназначено для низкотемпературной консервации биологических объектов, например костного мозга,ядросодержащихклеток крови, микроорганизмов, спермыживотных и т.д., путем их замораживания.Цель изобретения - обеспечениесохраняемости консервируемого биоло" 1 Огического объекта при одновременномрасширении диапазона низких температур консервации.На фиг. 1 представлена структурная схема; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства.Устройство для консервации биологических объектов содержит (фиг.1)резервуар 1 для жидкого хладагента,трубопровод 2 подачи жидкого хлад Оагента, подключенный к камере 3 консервации трубопровод 4, соединяющийчерез электромагнитный клапан 5 полость резервуара 1 для жидкого хладагента с камерой 3. В камере 3 размещен датчик 6 температуры объекта,датчик 6 подключен к одному входуэлемента 7 сравнения, другой входкоторого соединен с выходом задатчи"ка 8 программы консервации. Выходэлемента 7 сравнения через детектор9 подключен к первому входу широтноимпульсного модулятора 10, второйвход которого соединен с выходомгенератора 11 пилообразного напря 35жения. Выход широтно-импульсногомодулятора 10 подключен к первым.входам элементов 12 и 13 совпадений.Выход элемента 7 сравнения черезкомпаратор 14 подключен к второмувходу элемента 12 совпадений и черезинвертор 15 ко второму входу элемента 13 совпадений,Выход элемента 12 совпаденийсоединен с нагревателем 16, размещен-ным в резервуаре 1, а элемента 13совпадений - с управляющим входомэлектромагнитного позиционного клапана 5.Элементы 7-15 образуют блок 17управления.Устройство работает следующимобразом.При поступлении на один входэлемента 7 сигнал от датчика 6 каме ры 3, а на другой вход элемента 7 задающего сигнала от программного задатчика 8, пропорционального теку-щему значению температуры биообъекта, размещенного в камере 3 замораживания, на выходе элемента 7 формируется сигнал рассогласования (фиг. 2 а). Этот сигнал через детектор 9 поступает на первый вход широтно-импульсного модулятора 10 (фиг, 2 б, кривая 1), на другой вход которого с выхода генератора 11 пилообразного напряжения поступает пилообразный сигнал (фиг. 2 б, кривая 2).На выходе широтно-импульсного модулятора 10 при этом формируется импульсный сигнал (фиг. 2,в), длительность которого пропорциональна сигналу рассогласования). Этот сигнал поступает на первые входы элементов 12 и 13 совпадений. Сигнал рассогласования с выхода элемента 7 поступает также на вход компаратора 14.При этом, если сигнал рассогласования, например, положителен или равен нулю, то на выходе компаратора 14 присутствует единичный сигнал, если отрицателен - нулевой (фиг.2,г) . При наличии на выходе компаратора 14, а значит и на втором входе элемента 12 совпадений, единичного сигнала, элемент 12 совпадений с приходом каждого импульса с выхода широтно-импульсного модулятора 10 открывается, что приводит к подаче питающего напряжения на нагреватель 16 испарителя (фиг. 2,д) . Элемент 13 совпадений при этом заблокирован проинвертированным инвертором 15 выходным сигналом компаратора 14, т.е, на второй вход элемента 13 совпадений поступает. нулевой сигнал и электромагнитный клапан 5 закрыт.При этом трубопровод 4 отключен от камеры 3. Тепловая мощность, выделяющаяся на нагревателе 16 испарителя, приводит к испарению жидкого азота и появлению в воздушной полости резервуара 1 для жидкого азота избыточного давления (фиг. 2,ж).Под действием этого давления жидкий азот начинает поступать через тру" бопровод 2 в камеру 3, что приводит к изменению (понижению) температурыразмещенного в ней биообъекта.По мере понижения температуры биообъекта сигнал рассогласования уменьшается, что приводит к умень" шению мощности, рассеиваемой нагре/ вателем 16 испарителя в среде жид.,кого азота, а значит и к уменьшению скорости возрастания давления в воз-, душной полости резервуара 1 с жидким азотом. При сигнале рассогласования, равным нулю, количество жидкого азота, поступающего в камеру 1 за,мораживания, обеспечивает замораживание биообъекта с заданной скоростью. Если в процессе регулирования 10 скорость замораживания превьппает заданную, то сигнал рассогласования изменяет знак, на выходе компаратора 14 устанавливается нулевой сигнал, элемент 12 совпадений заблокируется, нагреватель 16 испарителя отключится. Лмнульсы с выхода широтно-импульсного модулятора 10 через элемент 13 совпадений, приготовленной разрешающим единичным уровнем сигнала с,выхода инвертора 15, поступают на электромагнитный клапан 5.Открываясь на время, пропорциональное сигналу рассогласования (фиг. 2,е), клапан 5 постепенно стравливает избыточное давление в воздушной полости резервуара 1 с жидким азотом через трубопровод 4 до уровня, обеспечивающего расход жидкого азота, при котором скорость охлаждения биообъекта соответствует заданной. Детектирование сигнала рассогласования обеспечивает при этом нормальное функционирование широтно-импульсного модулятора 10 вне зависимости от полярности этого сигнала. Стравливание паров азота в камеру 3 позволяет использовать их энергию для дополнительного охлаждения биообъекта.Тираж 743 Государствен елам изобретени Москва, ЖПодписноего комитета СССРи открытийРаушская наб., д.4/5